酸溶硫化物与沉积物中重金属化学活性的关系

通过Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｃｏ的沉积物加标实验以及膜渗透平衡交换间隙水采样技术，探讨了间隙水中重金属浓度对不同加标量的沉积物化学响应关系和重金属在沉积物—间隙水两相间的地球化学分配机制。研究结果表明：在硫化物存在条件下，重金属在固、液两相间的分配主要受酸溶硫化物（ＡＶＳ）影响，ＡＶＳ决定了沉积物中重金属的化学活动性，ＡＶＳ归一化沉积物中二价有毒金属可作为预测和评价重金属化学分配行为的有效方法     

湖泊沉积物孔隙水磷酸盐含量原位监测技术研究进展

传统的沉积物孔隙水磷酸盐含量测定方法通常是采用离心法获取沉积物柱芯孔隙水,然后再进行磷酸盐含量测定。这种常规测定方法不仅破坏了沉积物的原本物理化学结构,而且分样间距多为厘米级,无法满足沉积物-水界面磷酸盐的高分辨率分布特征研究和释放通量的高精度估算要求。为克服传统监测技术破坏系统原始状态和分辨率低的弊端,近年来沉积物孔隙水磷酸盐原位监测技术迅猛发展,较为成熟的有透析装置技术(Dialysis peepers)、薄膜扩散平衡技术(Diffusive equilibrium in thin-films technique,DET)和薄膜扩散梯度技术(Diffusive gradients in thin-films technique,DGT)等。本文综述了透析装置技术、薄膜扩散平衡技术和薄膜扩散梯度技术的基本原理和应用实例,对比分析了他们各自的优缺点和发展应用前景。DGT作为一种新型、廉价的原位被动采样技术,具有原位和高分辨率监测的优点,被广泛应用于水体、沉积物和土壤等研究,在获取沉积物孔隙水磷酸盐含量及时空分布特征等方面优势突出。如何延长DGT胶体的使用寿命、提高监测的空间分辨率和实现多元素同步监测是其主要发展方向。大量研究表明,沉积物内源磷释放与沉积物中Fe-S的耦合循环存在密切联系,深入了解湖泊沉积物P-Fe-S的耦合生物地球化学循环过程是揭示湖泊内源磷释放机制的一把钥匙。快速发展的薄膜扩散梯度(DGT)技术及其与DET技术联用无疑为P-Fe-S耦合循环研究提供了有效手段,亟待在不同类型湖泊中应用和完善,为深刻揭示P-Fe-S耦合循环过程与机制提供独特信息。     

沉积物生物有效态重金属测定分析研究进展

基于国内外相关文献研究,文章回溯了沉积物重金属测定分析技术历史进展,将各种采样技术做了简要的概述,分析了各项技术的优缺点,提出薄膜扩散梯度技术（DGT）更适合沉积物重金属生物有效态的原位监测。文章还阐述了DGT主要分析方法供相关研究人员参考。对未来DGT技术的发展和分析方法的创新提出展望。DGT基于吸附动力学原理能较好地模拟生物的吸收过程,同时利用DGT技术对沉积物-水界面（SWI）进行二维高分辨率研究有助于进一步探究重金属迁移转化的影响机制,为沉积物重金属污染防治及水环境保护提供技术支持。     

近海潮间带水体及沉积物中重金属的含量及分布特征

利用ICP-MS分析技术,系统测定了天津沿海潮间带表层海水、悬浮物、沉积物及沉积物间隙水中13种重金属元素的含量.结果表明,不同介质中重金属总含量和个体含量差别较大,最大相差4～7个数量级(水和悬浮物中).在相同介质中,各采样点重金属总含量差别不大,变异系数小于30%,个体重金属浓度除间隙水中差别较大外,变异系数均小于50%.潮间带海水中溶解态重金属含量均值为41.2μg·L^-1,原水、沉积物间隙水、悬浮物和沉积物中重金属含量均值分别为62.7μg·L^-1、112.7μg·L^-1、345.0mg·kg^-1和262.3 mg·kg^-1.潮间带各介质中重金属构成有显著差别,典型重金属元素Zn、Cu、Pb和Cr在原水和过滤水中约占40%～50%,而在悬浮物、沉积物及其间隙水中约占到50%～80%.潮间带水体、悬浮物、沉积物与滨岸土壤中重金属元素组成和分布模式的相似性表明其污染来源为陆源污染物.对悬浮物和沉积物中重金属含量与有机质含量的相关分析结果显示二者间相关性较弱,但各重金属含量之间有显著的相关关系,说明它们有相似的地球化学行为.     

蓝藻死亡分解过程中胶体态磷、氮、有机碳的释放

从太湖采集蓝藻,通过室内培养观测了其死亡分解过程.用切向流超滤技术获取水中胶体物质,定期监测水样的胶体态、颗粒态、真溶解态及离子态磷、氮、有机碳含量.结果表明,在蓝藻死亡分解过程中,水体胶体态磷、氮、有机碳和颗粒态磷、氮含量均显著升高,胶体态磷(CP)、胶体态氮(CN)、胶体态有机碳(COC)含量分别达到培养用水相应初始含量的5倍、9倍和5倍.说明蓝藻的分解会释放出大量胶体态和颗粒态营养盐.总结出了水华蓝藻死亡分解过程释放营养盐的概念模型.     

渤海湾间隙水中铜、铅、镉分布规律的初步研究

本文根据1979年8月对渤海湾表层沉积物间隙水中有害重金属铜、铅、镉分布规律的初步调查和研究,讨论了北塘口和大沽口附近区域以及渤海湾其它区域间隙水中重金属的分布特征及其受渤海环流运动的影响,计算了间隙水中重金属含量随氯度变化的回归方程式,用以判别间隙水污染状况.同时根据Eh—PH平衡图,分析了间隙水和上层水与铜、铅、镉稳定固相的平衡关系.     

原位化学处理对沉积物-水系统氮磷影响研究

为研究原位处理技术对沉积物-水系统中氮磷元素的影响,采用了硝酸钙、硫酸铝、硫酸铁和锁磷剂4种原位处理剂处理底泥,测定了沉积物-水系统中氮磷的形态和含量。结果表明:4种原位处理剂都使间隙水中总磷和溶解性磷浓度显著降低;硫酸铝使上覆水中总磷和溶解性磷浓度降低,硝酸钙使上覆水中磷含量升高;4种处理剂对沉积物中磷形态变化影响显著,硝酸钙使松散态磷和氧化还原敏感磷含量升高,硫酸铝和硫酸铁分别增加了金属氧化物结合磷和氧化还原敏感磷含量,锁磷剂使较易释放的磷转变为较稳定的形态;硫酸铁和硫酸铝的使用使上覆水中pH降低,这几种处理剂都会使沉积物-水系统中氨氮和总氮含量有所升高。综合以上结果,硫酸铝原位处理效果最好,锁磷剂可降低沉积物中磷释放的风险,但只有在剂量足够时,才具有去除上覆水中磷的能力。     

疏浚对梅粱湾表层沉积物重金属赋存形态及其生物毒性的影响

选择太湖梅梁湾未疏浚、疏浚后1周和疏浚后半年的表层沉积物为研究对象,测定其中重金属的含量及其不同赋存形态所占比例,开展沉积物间隙水中重金属毒性试验,据此探讨疏浚对沉积物中重金属含量及其赋存形态所占比例和生物毒性的影响. 结果表明:太湖梅梁湾调查区未疏浚沉积物重金属含量明显高于疏浚区,重金属的生物毒性占沉积物综合毒性的25%～35%. 疏浚后1周沉积物重金属含量急剧降低32%～51%,但对重金属生物毒性影响较大的吸附态及碳酸盐结合态重金属比例由未疏浚时的未检出或含量极低增加到40%～83%,生物毒性相应增加17%～38%;疏浚后半年,沉积物中重金属的总量略有回升,吸附态及碳酸盐结合态重金属比例下降,生物毒性下降并低于未疏浚时水平.      

北大港水库底质胶体态铬释放规律研究

以天津市北大港水库为研究对象,选择具有代表性的2种底质,采用室内土柱试验,研究水库不同底质胶体态铬的释放规律,同时探讨了底质中铬的释放机理。研究结果表明:水库入库口、库中心底质胶体态铬释放浓度均随着孔隙体积数的增加先增加达到最大值,之后迅速变小并最终趋于稳定,分别稳定在0.067、0.034 mg/L左右。底质胶体态铬累积释放量随孔隙体积数的变化符合分段直线、存在一个拐点,在拐点前后的入库口、库中心底质胶体态铬释放速率分别为0.412 0 mg/(kg·孔隙体积数)、2.081 1 mg/(kg·孔隙体积数)和0.009 5 mg/(kg·孔隙体积数)、0.004 4 mg/(kg·孔隙体积数),表现为初期释放速率大,入库口释放速率小于库中心;而拐点后释放速率正好相反。胶体态铬累积释放总量库中心3.78 mg/kg大于入库口0.61 mg/kg,表明库中心底质胶体态铬更容易释放。底质胶体态铬向水中释放过程是脉冲式的,底质胶体对铬释放的影响与底质固体颗粒粒径大小和胶体含量有关,底质固体颗粒粒径越小,越易形成胶体态铬;胶体含量越多,胶体态铬释放量越多。     

小清河表层沉积物重污染区重金属赋存形态及风险评价

测定了小清河表层沉积物重污染区间隙水中重金属(Cu、As、Pb、Zn、Cr、Cd和Ni)的质量浓度,采用改进的BCR顺序提取法分析了沉积物中重金属的赋存形态,并分别基于美国水质基准(CCC、CMC)和风险评价编码法(RAC)、潜在生态风险指数法对间隙水和表层沉积物中重金属的毒性及生态风险进行评价.结果表明,小清河沉积物间隙水中的重金属基本不会对水生态系统产生毒性.除As外,表层沉积物中6种重金属的含量显著高于土壤背景值,呈现明显的累积效应.沉积物中Cu、As和Ni主要赋存于残渣态,Pb、Cr主要赋存于可氧化态和残渣态,Zn、Cd以酸可溶解态和可还原态为主.Cd、Zn、Cr和Pb的有效态含量高于残渣态,有较高的二次释放潜力.RAC的评价结果表明,沉积物中Cu、Pb、Cr和As处于无风险到低风险级,Ni处于低风险到中等风险级,Cd处于中等到高风险级,Zn处于中等到极高风险级,不同重金属RAC的平均值依次为CdZnNiAsCuCrPb.潜在生态风险指数法的评价结果表明,沉积物中除Cd有强~很强生态风险外,其他6种重金属均表现为低生态风险,RI值介于136.83~264.83,研究区采样点处于中等~强生态风险.     

“十二五”中国污染源重金属监测技术路线构建研究

论述了中国污染源重金属监测技术现状,对比分析了各种检测方法的优缺点,介绍了国外与国内污染源重金属监测情况,并分析了中国污染源重金属监测中存在的问题,阐述了"十二五"期间中国实施污染源重金属监测技术路线的指导思想和原则、监测对象、监测项目、监测时间和频次及相关技术要求等,确定了以污染源为单元,手工采样、实验室分析技术为主体,自动监测技术为辅助手段的自动监测、常规监测相结合的技术路线,根据中国国情对技术路线进行了可行性分析。     

镧铝改性凹凸棒粘土对富营养化湖泊有机磷控制效果

通过吸附与原位模拟实验,研究了镧铝改性凹凸棒粘土（La/Al@ACP）对水体有机磷的吸附性能及其覆盖对沉积物磷释放的影响,并通过沉积物磷分级、DGT技术、扫描电镜能谱技术探讨材料覆盖对沉积物磷形态影响机制.结果显示,La/Al@ACP添加后,上覆水及底泥间隙水中磷含量显著下降,并伴随沉积物有效磷通量的减少.有机磷形态分析表明,添加La/Al@ACP后活性态的Lab-P_o不断向稳定态的Hum-P_o转化,有效控制了底泥磷向上覆水释放的风险.La/Al@ACP作为一种控制湖泊富营养化的有效材料,可用于底泥内源磷的固定与控制.     

淡水沉积物中重金属生物有效性的研究进展

淡水重金属污染已成为全球关注的热点环境问题之一。沉积物作为重金属的重要储库与污染内源,可对水环境质量及水生态系统产生严重危害。生物有效性是评价重金属生物可利用性及其毒性效应的关键指标,研究淡水沉积物中重金属的生物有效性与调控机制,有助于阐明重金属的污染机理及其生态环境效应,可为重金属的污染防治提供科技支撑。本文回溯了沉积物重金属生物有效性的定义内涵、发展历史,重点介绍了重金属生物有效性评价的主要方法、适用性及其优缺点,归纳了影响重金属生物有效性的主要因素与内在机制,概述了目前国内外典型河流、湖泊和水库等淡水水体沉积物中相关研究的最新进展。本文进一步指出,在今后研究中亟需整合现有分析方法,形成统一的沉积物重金属生物有效性评价指标与方法体系,并开展权威实验室比对研究。同时,应考虑不同淡水生态系统的区域差异性,采用生物监测方法与原位被动采样技术相结合,将生物配位体模型纳入重金属的生态毒理效应研究中。最终,依据不同淡水环境的特性,尽快建立相应的沉积物重金属质量基准,加强重金属环境污染的科学管理。     

滇池水生植物分布对沉积物间隙水中不同形态氮的影响

为揭示水生植物分布对滇池沉积物间隙水中各形态氮质量浓度的影响,于2015年6月在滇池分别采集有植物区域和无植物区域的沉积物柱状样,检测间隙水及上覆水中DTN(溶解性总氮)、NH₄+-N、NO₃--N和DON(溶解性有机氮)的质量浓度,分析其垂向变化特征以及水生植物对间隙水中各形态氮的释放控制效果. 结果表明:①水生植物改变了柱状沉积物间隙水中不同形态氮的分布规律,并且这种改变随湖区不同而表现不尽一致;②水生植物显著降低了沉积物间隙水中DON的贡献率,有植物分布区域ρ(DON)对ρ(DTN)的平均贡献率为41.05%,无植物区域可达58.48%;③水生植物显著抑制了沉积物中无机氮的释放,促进了DON的转化,同一采样点有植物区域NH₄+-N和NO₃--N的沉积物-水界面扩散通量分别比无植物区域平均降低了87.52%和91.99%;④水生植物生长显著削减了沉积物间隙水中氮的质量浓度,其中ρ(DON)的削减率达到了53.27%~80.42%. 研究显示,水生植物根系作为微生物和多种活性酶的主要载体,为沉积物有机氮的矿化降解起到了促进作用.      

重金属元素在贵州红枫湖水体中的分布特征

以贵州红枫湖为研究对象,分析了该湖13个采样点的上覆水、表层沉积物间隙水和表层沉积物中的Cd、Pb、Cu、Zn、Fe、Mn 6种重金属的浓度.其中,上覆水和间隙水中的金属浓度呈现相同的分布趋势:Fe>Mn>Zn>Pb>Cu>Cd;而沉积物中的金属浓度略有不同,为Fe>Mn>Zn>Cu>Pb>Cd.同种重金属在三者间的分布顺序为:沉积物>间隙水>上覆水,表明该湖中的重金属有从沉积物向上覆水扩散的可能.相关性分析表明,上覆水、表层沉积物间隙水和沉积物中的金属浓度之间没有明显的相关性;通过主成分分析,对该湖水体重金属的来源及迁移趋势进行评估,其中沉积物中重金属提取出一个主成分(贡献率为67.7%),而间隙水和上覆水的分析中分别提取出2个主成分,其中间隙水贡献率为73.6%和16.73%,上覆水为44.2%和25.1%.红枫湖水体重金属元素含量相对国内湖泊偏高,其中北湖水体各金属元素含量普遍高于南湖水体.     

风浪对太湖水体中胶体态营养盐和浮游植物的影响

为了解不同风浪条件下太湖水中胶体态营养盐和浮游植物含量的特征, 选择不同风速情况进行现场观测和采样, 用切向流超滤法获取胶体, 测定胶体态有机碳、氮、磷及其他形态营养盐含量. 同时收集浮游植物样品, 测定其密度和生物量. 结果表明, 在风速小于4m/s时胶体氮(CN)和胶体磷(CP)含量随风速变大而升高, 而在风速大于4 m/s时其含量不再升高, 甚至略有降低; 叶绿素a(Chl-a)、浮游植物密度、蓝藻密度和蓝藻生物量均在风速小于4m/s时随风速增大而升高, 在风速大于4 m/s时随风速增大而降低, 说明小风浪有利于蓝藻生长或漂浮, 而大风浪对其生长或漂浮不利. CN和CP含量与浮游藻类含量呈显著正相关, 表明在藻类生长旺盛的夏季, 太湖水中胶体氮、磷的主要来源为藻类产物.     

纳污湿地上覆水中重金属的监测及评价

以武河湿地为研究区域采集上覆水水样,采用ICP-AES法测定湿地水体中重金属的含量,参照有关标准用水质标准级别法对水中重金属污染情况进行了评价。结果表明:武河湿地中重金属Hg污染十分严重,各采样点均有分布且水质属劣Ⅴ类。重金属元素Cd污染并不严重,总体水质较好。重金属元素As、Cr、Cu、Pb在武河湿地中污染较轻近乎无污染,水质为Ⅰ类。由于重金属Hg的污染十分严重所以研究区内综合质量等级在4以上,水质为Ⅴ类和劣Ⅴ类,污染严重。     

贵州东风水库沉积物间隙水中溶解态汞及甲基汞的分布特征及界面交换

为弄清水库沉积物间隙水中汞及甲基汞的分布及扩散特征,于2009年春、夏两季对东风水库进行了采样,分别采用两次金汞齐-CVAFS法和蒸馏-乙基化结合GC-CVAFS法测定沉积物间隙水中溶解态(DHg)和甲基汞(DMeHg)浓度。结果表明夏季沉积物间隙水DHg浓度远高于春季,而DMeHg浓度却略低于春季;沉积物间隙水中DHg和DMeHg均有向上覆水体扩散的趋势,其夏季扩散通量高于春季;间隙水中DMeHg对上覆水体的贡献率大于DHg,最高可达30%,再次证明了沉积物间隙水中的DMeHg是其上覆水体的重要来源。     

哈尔滨松江湿地重金属空间分布及潜在生态风险评价

为了解哈尔滨松江湿地沉积物中重金属的污染程度,对其表层沉积物中8种重金属元素（Hg、Cd、As、Cu、Pb、Cr、Ni、Zn）的含量及其空间分布进行研究,并采用地累积指数法和潜在生态风险评价法对表层沉积物重金属污染程度进行评价.结果表明:①松江湿地沉积物中w（Cd）、w（Hg）和w（Pb）的平均值均高于松嫩平原土壤环境背景值,表明Cd、Hg、Pb这3种重金属元素存在富集.②相关分析显示,沉积物中w（TOC）、w（TN）均与各重金属含量之间存在相关性,而pH与各重金属含量无相关性.主成分分析显示,8种重金属可被辨识为2个主成分,即Cr、Ni、Cu、Zn和Pb为人为复合源因子,As、Cd和Hg为农业源因子.空间分析显示,松江湿地沉积物中Ni、Cu、Zn和Cr主要分布在阿什河口和白鱼泡湿地,As、Cd和Hg主要分布在金河湾、阿什河口和白鱼泡湿地,Pb主要分布在阿什河口湿地.③地积累指数（I_geo）评价表明,在所有采样点中Cd和Hg分别处于轻度和偏中度污染水平,其他元素均处于无污染水平.④潜在生态风险指数分析结果表明,松江湿地重金属的潜在生态风险主要是由Cd和Hg引起,二者贡献率分别为33.4%和57.6%;整个研究区综合潜在生态风险指数（RI）介于135.28~733.27之间,平均值为234.47,属于中度污染.8个采样区的生态风险指数依次为阿什河口>金河湾>白鱼泡>太平庄滩>松江>呼兰河口>滨江>太阳岛,其中,阿什河口湿地达到了较高污染,其他采样区均为中度污染.研究显示,松江湿地表层沉积物中重金属存在生态风险,其中以阿什河口湿地风险为最高.      

温榆河水体中重金属含量分布及赋存状态解析

利用错流超滤技术对采集的温榆河水样中Fe、Mn、Al、Zn、Cu、Cr和Pb等金属元素进行了分离,研究温榆河重金属分布及赋存状态变化.研究发现,温榆河沿程重金属含量多数超出了《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)的Ⅰ类水标准,Pb超过了Ⅱ类水标准;其中Fe、Al、Cu、Pb等元素主要以颗粒态存在,Mn、Zn则主要以溶解态存在,而Cr在颗粒态和溶解态中含量相当.温榆河沿程各点金属元素在胶体态和真溶解态中均有分布,Mn、Al、Zn、Pb等元素以真溶解态存在量较多,而Fe、Cr、Cu等元素则以胶体态存在量较多,其中,河流中的Cu元素分布状态受外界影响严重,Cr和Mn的分布状态不易受外界因素影响,Fe的分布状态易受总含量的影响,Al和Zn的分布状态易受pH值的影响,Pb的分布状态易受河流富氧状态的影响.通过胶体态重金属与胶体态有机碳的相关性分析发现,温榆河中胶体态Fe、Mn、Zn及Al主要以无机胶体态存在;而胶体态Cu、Cr和Pb则主要以有机胶体态存在.